Tot nu toe werden er voor het vaststellen van een allergische ziekte bij kinderen verschillende methoden gebruikt. Door het gebruik van een nieuw algoritme kan dat nu door gebruik te maken van kunstmatige intelligentie. Het algoritme blijkt niet alleen bij Europese kinderen, maar ook in andere bevolkingsgroepen goed in staat om allergieën vast te stellen.
Op basis van DNA uit neuscellen die zijn afgenomen met een neusswab kunnen met behulp van het nieuwe algoritme allergieën aan het licht komen. Het volstaat om hiervoor naar slechts drie plekken in het DNA te kijken. Dit nieuwe algoritme is ontwikkeld tijdens een onderzoek van het UMCG, de Medische Hogeschool in Hannover (MHH) en kunstmatige intelligentie (KI) bedrijf MIcompany. Zoals beschreven in een publicatie in Nature Communications, draagt dit onderzoek bij aan een beter begrip van deze complexe ziekten. Naar de toekomst toe worden hiermee bovendien mogelijkheden geboden voor innovatieve diagnostiek.
Allergieën belasten kwaliteit van leven
In de afgelopen 50 jaar is het aantal patiënten met allergische ziekten in een snel tempo toegenomen. Zo sterk dat onderzoekers zelfs verwachten dat de helft van de Europese bevolking in 2030 hieraan zal lijden. Dat betekent dat aandoeningen zoals astma, eczeem of hooikoorts, als zeer veel voorkomende kinderziekten, een aanzienlijke belasting vormen voor de kwaliteit van leven van patiënten én de gezondheidszorg.
Er is weliswaar bekend dat genetische en omgevingsfactoren een grote rol spelen in de ontwikkeling daarvan, maar onbekend zijn nog altijd de precieze mechanismen die hier aan bijdragen. Dit gegeven zorgt er voor dat voor een chronische ziekte momenteel geen blijvende genezing beschikbaar is.
Diagnose allergieën bij jonge kinderen
Vooral bij jonge, nog niet schoolgaande kinderen, is de behoefte aan een voorspelling van het risico op allergische ziekten groot. Echter is het juist bij kinderen moeilijk vast te stellen. Of, zoals prof. dr. Gerard Koppelman, kinderlongarts in het UMCG en initiatiefnemer van het project vertelt: “Jonge kinderen hebben vaak last van korte kwaaltjes waarbij de symptomen kunnen lijken op een allergische aandoening, bijvoorbeeld aanvallen van benauwdheid of frequente verkoudheden. Het is dan lastig om de diagnose van een chronische allergische ziekte stellen.” Een algoritme zorgt voor een aanvullend inzicht om tot een betere diagnose te komen.
Drie DNA-markers in neuscellen
De hoeveelheid kennis over het menselijk DNA is in het afgelopen decennium elke zeven maanden verdubbeld. Kennis die veel nieuwe inzichten biedt in ziekten. Zo beschikt het GRIAC (Groningen Research Institute for Asthma and COPD) over DNA-gegevens uit bloed- en neuscellen van deelnemers aan het nationale geboortecohort.
Door DNA-gegevens op grote schaal te analyseren vonden de onderzoekers drie DNA-markers in neuscellen die bepalend zijn voor het ontwikkelen van een allergische zieke. Zij konden daarmee aantonen dat deze drie DNA-markers een verband hebben met een ontstekingsreactie in neuscellen. Op basis van drie DNA-markers kan het nieuwe algoritme kan een risicoscore voor een allergische aandoening berekenen en hiermee een diagnose stellen.
Bloedprikken versus neusswab
Zoals gezegd worden bij een het vaststellen van een allergische ziekte bij kinderen tot dusver vaak verschillende methoden gebruikt. Zo wordt bij astma in de meeste gevallen een longfunctietest, hetgeen bij jongere kinderen (tot zes jaar) vaak nog niet mogelijk is. Hiermee kan een arts op basis van bepaalde symptomen, zoals kortademigheid en een piepend geluid bij het ademen, de diagnose stellen.
Gaat het om het vaststellen van hooikoorts, dan wordt naast het bekijken van bekende symptomen zoals verkoudheidsklachten en een loopneus, ook een bloedtest of een huidtest gedaan. Zo’n bloedtest is vooral jonge kinderen nogal vervelend. Koppelman wil het diagnosticeren bij kinderen dan ook vriendelijker en effectiever te maken door op basis van de drie DNA-markers die in de huidige studie zijn geïdentificeerd, een neusswabtest te ontwikkelen.
Goed werkend algoritme
Gebleken is dat het nieuwe algoritme ook goed helpt bij het diagnosticeren van kinderen buiten Europa. Dit geeft aan dat het algoritme inderdaad algemene biologische signalen opvangt die aanwezig zijn bij andere etnische groepen. Deze externe toetsing is de gouden standaard in medisch onderzoek om te testen of de bevindingen betrouwbaar zijn.
Het huidige algoritme is ontwikkeld voor 16-jarigen. “Hoewel deze ontdekking een belangrijke stap voorwaarts is in de toepassing van kunstmatige intelligentie om allergie vast te stellen, moeten we ons algoritme in de toekomst aanpassen voor de jongere leeftijdsgroep”, gaat Koppelman verder. In de toekomst wil hij het algoritme dan ook gebruiken om bij jonge kinderen allergieën vast te stellen door middel van een neusswab.
AI bij complexe aandoeningen
Om onderzoek te doen door de nieuwste technieken op het gebied van kunstmatige intelligentie in te zetten bij complexe, biomedische problemen, hebben het UMCG en MIcompany in 2019 hun krachten gebundeld. Geïnitieerd door Gerard Koppelman en Marnix Bügel (founding partner MIcompany), is het nieuwe algoritme ontwikkeld door een gezamenlijk onderzoeksteam als onderdeel van deze samenwerking.
De sleutel tot het succes van deze studie was de combinatie van expertise. Door gebruik te maken van kunstmatige intelligentie worden onderzoekers in staat gesteld om grote en complexe datasets op een nieuwe manier te analyseren. De gegevens die daar uit voort komen bieden zijn van essentieel belang om tot zinvolle conclusies te komen.
